適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置。該裝置包括：天然氣膨脹發(fā)電裝置用于使通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣的體積膨脹以降壓，并利用降壓之前的天然氣和降壓之后的天然氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電，將得到的部分電能供給至空冷器；空冷器與天然氣膨脹發(fā)電裝置連接，用于利用天然氣膨脹發(fā)電裝置提供的電能，對(duì)經(jīng)降壓后的天然氣進(jìn)行加熱。本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)天然氣膨脹發(fā)電裝置對(duì)高壓天然氣進(jìn)行降壓，利用天然氣降壓前后的壓力差發(fā)電，能夠回收天然氣在降壓過(guò)程中釋放的壓力能；并通過(guò)空冷器對(duì)降壓后的低溫天然氣進(jìn)行加熱，由于空冷器所需電能由天然氣膨脹發(fā)電裝置所發(fā)電能提供，而無(wú)需消耗天然氣，因此能夠降低能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型實(shí)施例涉及天然氣管網(wǎng)能耗控制技術(shù)，尤其涉及一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是目前全球廣泛采用的一種清潔能源，為滿(mǎn)足長(zhǎng)距離輸送天然氣的需要，需要加高壓。我國(guó)“西氣東輸”管道、陜京線及二線系統(tǒng)和冀寧聯(lián)絡(luò)線輸氣管道的設(shè)計(jì)輸氣壓力已達(dá)到lOMPa，其中西氣東輸二線管道的設(shè)計(jì)壓力可以達(dá)到12MPa。高壓管網(wǎng)輸送的高壓天然氣到達(dá)各城市的天然氣接收門(mén)站之后，經(jīng)過(guò)調(diào)壓站降壓后進(jìn)入低壓管網(wǎng)，其中調(diào)壓站根據(jù)下游用戶(hù)的供氣壓力要求進(jìn)行降壓，然后才能夠供應(yīng)給普通用戶(hù)(如城市燃?xì)庥脩?hù)、公商用戶(hù)等)使用。然而，一方面，天然氣從高壓管網(wǎng)經(jīng)過(guò)降壓進(jìn)入低壓管網(wǎng)的過(guò)程中，會(huì)釋放巨大的壓力能，以日處理50萬(wàn)立方米的天然氣門(mén)站為例，當(dāng)壓力從4.0MPa降至0.4MPa時(shí),釋放的壓力能約為3561KW,如果不利用，會(huì)造成壓力能損失；另一方面，高壓天然氣在降壓過(guò)程中因放熱會(huì)導(dǎo)致溫度降低，一般會(huì)降低到-20°C至-60°C的范圍，而供給至用戶(hù)使用的低壓天然氣的溫度一般為0-10°C。因此對(duì)壓力能的利用技術(shù)以及對(duì)高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱的技術(shù)應(yīng)用而生。
[0003]現(xiàn)有的回收天然氣管網(wǎng)壓力能技術(shù)，一般是利用渦流管完成天然氣降壓調(diào)壓過(guò)程，將高壓天然氣經(jīng)渦流管降壓后產(chǎn)生的冷氣流、熱氣流分別輸出，冷氣流通過(guò)在換熱器中吸收逆流空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升溫后，與熱氣流匯合進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室；由換熱器降溫的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣機(jī)提高壓力后導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，使燃?xì)廨啓C(jī)做功，驅(qū)動(dòng)耗功設(shè)備，可以提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和經(jīng)濟(jì)性，從而達(dá)到回收天然氣管網(wǎng)壓力能的目的。
[0004]現(xiàn)有的對(duì)高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱的技術(shù)，一般是采用加熱爐加熱降壓后的低溫天然氣。
[0005]上述回收天然氣管網(wǎng)壓力能技術(shù)存在以下技術(shù)缺陷:需要通過(guò)換熱器對(duì)降壓后的低溫天然氣加熱，而換熱器需要安裝驅(qū)動(dòng)電纜，導(dǎo)致需要在調(diào)壓站建發(fā)電站。
[0006]上述對(duì)高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱的技術(shù)存在以下技術(shù)缺陷:由于加熱爐在加熱過(guò)程中消耗天然氣，導(dǎo)致能耗高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置，以利用天然氣管網(wǎng)壓力能進(jìn)行發(fā)電，并降低對(duì)高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱過(guò)程的能耗。
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置，包括:
[0009]天然氣膨脹發(fā)電裝置，用于使通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣的體積膨脹以降壓，并利用降壓之前的天然氣和降壓之后的天然氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電，將得到的部分電能供給至下述空冷器；
[0010]空冷器，與所述天然氣膨脹發(fā)電裝置連接，用于利用所述天然氣膨脹發(fā)電裝置提供的電能，對(duì)通過(guò)所述天然氣膨脹發(fā)電裝置降壓后的天然氣進(jìn)行加熱。
[0011]其中，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置包括:
[0012]膨脹機(jī)；
[0013]齒輪箱，與所述膨脹機(jī)連接；
[0014]發(fā)電機(jī)，與所述齒輪箱和空冷器分別連接。
[0015]其中，齒輪箱與所述膨脹機(jī)連接，包括:齒輪箱與所述膨脹機(jī)的膨脹機(jī)軸連接。
[0016]其中，發(fā)電機(jī)與空冷器連接，包括:發(fā)電機(jī)與空冷器的扇葉驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
[0017]其中，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置還包括:
[0018]潤(rùn)滑油站，與所述齒輪箱連接，用于為齒輪箱提供循環(huán)潤(rùn)滑油。
[0019]其中，所述裝置還包括:
[0020]穩(wěn)壓閥，與所述天然氣膨脹發(fā)電裝置連接，用于對(duì)通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行穩(wěn)壓，以使穩(wěn)壓后的天然氣進(jìn)入所述天然氣膨脹發(fā)電裝置。
[0021]其中，所述裝置還包括:
[0022]輔助加熱裝置，與所述空冷器連接，用于加熱經(jīng)所述空冷器后的天然氣。
[0023]其中，所述輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置，通過(guò)天然氣膨脹發(fā)電裝置對(duì)由天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行降壓，能夠使天然氣從高壓管網(wǎng)經(jīng)降壓后進(jìn)入低壓管網(wǎng)，同時(shí)利用天然氣降壓前后的壓力差進(jìn)行發(fā)電，能夠回收天然氣在從高壓管網(wǎng)經(jīng)過(guò)降壓進(jìn)入低壓管網(wǎng)的過(guò)程中釋放的壓力能；并通過(guò)空冷器對(duì)降壓后的低溫天然氣進(jìn)行加熱，以滿(mǎn)足降壓后天然氣的升溫需求，由于空冷器所需電能由天然氣膨脹發(fā)電裝置所發(fā)電能提供，而不需要消耗天然氣，因此能夠在低溫天然氣的加熱過(guò)程中降低能耗。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型，下面將對(duì)本實(shí)用新型中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定，基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0028]請(qǐng)參閱圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案適用于天然氣管網(wǎng)，典型的適用于需要逐級(jí)降壓的天然氣管網(wǎng)之中，具體地，需對(duì)高壓天然氣進(jìn)行降壓的各級(jí)高壓天然氣管網(wǎng)之后，例如，壓力為1MPa的高壓天然氣管網(wǎng)中的天然氣經(jīng)逐級(jí)降壓后壓力分別為4MPa，1.6MPa，
0.4MPa和2.5KPa，其中壓力為4MPa，1.6MPa，0.4MPa和2.5KPa的天然氣可以供給至對(duì)應(yīng)區(qū)域的用戶(hù)，也即本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案適用于壓力從1MPa降低至4MPa的天然氣管網(wǎng)之間、壓力從4MPa降低至1.6MPa的天然氣管網(wǎng)之間、壓力從1.6MPa降低至0.4MPa的天然氣管網(wǎng)之間，以及壓力從0.4MPa降低至2.5KPa的天然氣管網(wǎng)之間。
[0029]下面以適用于壓力從1MPa降低至4MPa的天然氣管網(wǎng)之間為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，所述適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置包括:天然氣膨脹發(fā)電裝置11和空冷器12。
[0031]其中，天然氣膨脹發(fā)電裝置11和空冷器12接入壓力為1MPa和4MPa的天然氣管網(wǎng)之間。具體地，天然氣膨脹發(fā)電裝置11與壓力為1MPa的高壓天然氣管網(wǎng)連接，天然氣膨脹發(fā)電裝置11連接至空冷器12，空冷器12與壓力為4MPa的低壓天然氣管網(wǎng)連接。
[0032]其中，天然氣膨脹發(fā)電裝置11用于使通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣的體積膨脹以降壓，并利用降壓之前的天然氣和降壓之后的天然氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電，將得到的部分電能供給至下述空冷器12 ;空冷器12用于利用所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11提供的電能，對(duì)通過(guò)所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11降壓后的天然氣進(jìn)行加熱，也即，空冷器12利用空氣里的熱能加熱經(jīng)所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11降壓后的低溫天然氣。
[0033]需要說(shuō)明的是，天然氣膨脹發(fā)電裝置11具體采用膨脹降壓的方式對(duì)高壓天然氣管網(wǎng)中的壓力為1MPa的天然氣進(jìn)行膨脹降壓，也即，通過(guò)天然氣膨脹發(fā)電裝置11使高壓天然氣管網(wǎng)中的壓力為1MPa的天然氣的體積膨脹，以使壓力降低到4MPa，由于高壓天然氣在膨脹降壓的過(guò)程中會(huì)放熱而導(dǎo)致降壓后的天然氣的溫度會(huì)降低，一般會(huì)降低到-20°C至-60°C的范圍，而通過(guò)低壓天然氣管網(wǎng)供給至用戶(hù)使用的低壓天然氣的溫度一般為0-10°C，因此通過(guò)空冷器12對(duì)經(jīng)天然氣膨脹發(fā)電裝置11降壓后的天然氣進(jìn)行加熱，以滿(mǎn)足降壓后天然氣的升溫需求，經(jīng)空冷器12加熱處理后的天然氣進(jìn)入壓力為4MPa的低壓天然氣管網(wǎng)。
[0034]還需要說(shuō)明的是，空冷器12所需的電能由天然氣膨脹發(fā)電裝置11提供，而天然氣膨脹發(fā)電裝置11利用天然氣降壓前后的壓力差進(jìn)行發(fā)電，能夠回收天然氣在從高壓管網(wǎng)經(jīng)過(guò)降壓進(jìn)入低壓管網(wǎng)的過(guò)程中釋放的壓力能。天然氣膨脹發(fā)電裝置11所發(fā)電能的中部分電能提供給空冷器12，所發(fā)電能中除驅(qū)動(dòng)空冷器12之外的電能可以外輸或者自用。
[0035]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)天然氣膨脹發(fā)電裝置對(duì)由天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行降壓，能夠使天然氣從高壓管網(wǎng)經(jīng)降壓后進(jìn)入低壓管網(wǎng)，同時(shí)利用天然氣降壓前后的壓力差進(jìn)行發(fā)電，能夠回收天然氣在從高壓管網(wǎng)經(jīng)過(guò)降壓進(jìn)入低壓管網(wǎng)的過(guò)程中釋放的壓力能；并通過(guò)空冷器對(duì)降壓后的低溫天然氣進(jìn)行加熱，以滿(mǎn)足降壓后天然氣的升溫需求，由于空冷器所需電能由天然氣膨脹發(fā)電裝置所發(fā)電能提供，而不需要消耗天然氣，因此能夠在低溫天然氣的加熱過(guò)程中降低能耗。
[0036]作為天然氣膨脹發(fā)電裝置11的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11優(yōu)選包括:膨脹機(jī)111、齒輪箱112和發(fā)電機(jī)113。
[0037]其中，齒輪箱112與所述膨脹機(jī)111連接；發(fā)電機(jī)113與所述齒輪箱112和空冷器12分別連接。
[0038]其中，齒輪箱112與所述膨脹機(jī)111連接，包括:齒輪箱112與所述膨脹機(jī)111的膨脹機(jī)軸連接。
[0039]其中，發(fā)電機(jī)113與空冷器12連接，包括:發(fā)電機(jī)113與空冷器12的扇葉驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
[0040]優(yōu)選地，所述適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置還可以包括:穩(wěn)壓閥13，與所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11連接，用于對(duì)通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行穩(wěn)壓，以使穩(wěn)壓后的天然氣進(jìn)入所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11。
[0041]該優(yōu)選實(shí)施方式中的所述發(fā)電調(diào)壓裝置的工作過(guò)程為:高壓天然氣管網(wǎng)輸送的高壓天然氣，例如，壓力為10-12MPa的高壓天然氣，通過(guò)穩(wěn)壓閥13穩(wěn)壓后進(jìn)入天然氣膨脹發(fā)電裝置11，首先進(jìn)入膨脹機(jī)111，通過(guò)壓力差推動(dòng)膨脹機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，其中最高轉(zhuǎn)速為40000RPM，膨脹機(jī)軸連接齒輪箱112，齒輪箱112將膨脹機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速減速到1500RPM，同時(shí)帶動(dòng)與齒輪箱112連接的發(fā)電機(jī)113發(fā)電，經(jīng)膨脹機(jī)111后的天然氣溫度降低到-20°C至-60°C的范圍，降溫后的天然氣進(jìn)入空冷器12內(nèi)與空氣換熱，溫度升高至0°C以上，而后進(jìn)入低一級(jí)壓力的天然氣管網(wǎng)，例如，壓力為4MPa的低壓天然氣管網(wǎng)。
[0042]進(jìn)一步地，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置11還可以包括:潤(rùn)滑油站114，與所述齒輪箱112連接，用于為齒輪箱112提供循環(huán)潤(rùn)滑油。
[0043]可選地，發(fā)電調(diào)壓裝置還可以包括:輔助加熱裝置14，與所述空冷器12連接，用于加熱經(jīng)所述空冷器12后的天然氣。
[0044]其中，所述輔助加熱裝置14為電加熱器或加熱爐。
[0045]需要說(shuō)明的是，供給到用戶(hù)的低壓天然氣的溫度要求與外界環(huán)境有關(guān)，例如，在夏天，供給到用戶(hù)的低壓天然氣的溫度要求為o-1o°c，而在冬天，供給到用戶(hù)的低壓天然氣的溫度要求為15°c以上。本實(shí)施例中空冷器12對(duì)經(jīng)膨脹降壓后的低溫天然氣的加熱效果有限，經(jīng)空冷器12加熱升溫后的天然氣的溫度范圍為0-10°C，如果是在冬季，該溫度范圍不能滿(mǎn)足冬季用戶(hù)對(duì)天然氣溫度的要求。換言之，在經(jīng)空冷器12加熱后的天然氣仍然達(dá)不到所需溫度時(shí)，需要啟動(dòng)輔助加熱裝置14，輔助加熱裝置14對(duì)經(jīng)空冷器12加熱后的天然氣進(jìn)行進(jìn)一步加熱，從而達(dá)到天然氣的所需溫度要求。
[0046]對(duì)于50萬(wàn)方/天、壓力為1MPa的高壓天然氣，采用本實(shí)施例的技術(shù)方案后，壓力降低到4MPa，同時(shí)可發(fā)電400kW，其中，空冷器用電150kW，外輸或站內(nèi)自用250kW。
[0047]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；實(shí)施例中優(yōu)選的實(shí)施方式，并非對(duì)其進(jìn)行限制，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本實(shí)用新型可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于天然氣管網(wǎng)的發(fā)電調(diào)壓裝置，其特征在于，包括: 天然氣膨脹發(fā)電裝置，用于使通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣的體積膨脹以降壓，并利用降壓之前的天然氣和降壓之后的天然氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電，將得到的部分電能供給至下述空冷器； 空冷器，與所述天然氣膨脹發(fā)電裝置連接，用于利用所述天然氣膨脹發(fā)電裝置提供的電能，對(duì)通過(guò)所述天然氣膨脹發(fā)電裝置降壓后的天然氣進(jìn)行加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置包括: 膨脹機(jī)； 齒輪箱，與所述膨脹機(jī)連接； 發(fā)電機(jī)，與所述齒輪箱和空冷器分別連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，齒輪箱與所述膨脹機(jī)連接，包括: 齒輪箱與所述膨脹機(jī)的膨脹機(jī)軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，發(fā)電機(jī)與空冷器連接，包括: 發(fā)電機(jī)與空冷器的扇葉驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述天然氣膨脹發(fā)電裝置還包括: 潤(rùn)滑油站，與所述齒輪箱連接，用于為齒輪箱提供循環(huán)潤(rùn)滑油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的裝置，其特征在于，還包括: 穩(wěn)壓閥，與所述天然氣膨脹發(fā)電裝置連接，用于對(duì)通過(guò)天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行穩(wěn)壓，以使穩(wěn)壓后的天然氣進(jìn)入所述天然氣膨脹發(fā)電裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括: 輔助加熱裝置，與所述空冷器連接，用于加熱經(jīng)所述空冷器后的天然氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐。
【文檔編號(hào)】F01C13/00GK203962047SQ201420339872
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】婁世松, 邸建軍, 沈懿桐, 胡傳芬 申請(qǐng)人:碧海舟（北京）石油化工設(shè)備有限公司